Modbus现场总线

工业控制网络第3章Modbus现场总线3.1Modbus概述3.2Modbus物理层3.3Modbus串行链路层标准3.4台达工业自动化设备3.5Modbus系统组态3.1Modbus概述一、Modbus发展历史1.Modicon公司提出的通信规约。2.Modicon公司被施耐德电气公司收购。3.施耐德将Modbus协议的所有权移交给IDA，成立了Modbus-IDA组织。4.Modbus-RTPS成为实时以太网标准IEC61784-2。5.Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。3.1Modbus概述二、Modbus特点1.标准、开放2.用户可以免费、放心地使用Modbus协议。2.灵活支持多种物理层标准，如RS-232、RS-485、以太网等。3.简单4.Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。3.1Modbus概述三、Modbus通信模型Modbus协议规范的核心是应用层标准。物理层、数据链路层可灵活选择3.1Modbus概述四、通用Modbus帧Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDA），特定总线或网络上的Modbus协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引入一些附加字段。3.1Modbus概述五、Modbus通信原理Modbus是一种简单的客户机/服务器型应用协议。3.1Modbus概述五、Modbus通信原理客户机向服务器发请求，服务器分析并处理客户机的请求后返回响应；1个主站（客户机），最多247个从站（服务器）；可以采用单播模式和广播模式（0地址）；产生错误，服务器返回通信异常码。3.2Modbus物理层一、RS-232接口标准美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）信号标准3.2Modbus物理层2.电气特性在TXD和RXD上：逻辑1（MARK）=-3V～-15V逻辑0（SPACE）=+3～+15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V～+15V信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V3.2Modbus物理层3.RS-232电平转换器为了实现采用+5V供电的TTL和CMOS通信接口电路能与RS-232标准接口连接。必须进行串行口的输入/输出信号的电平转换。目前常用的电平转换器有MOTOROLA公司生产的MC1488驱动器、MC1489接收器TI公司的SN75188驱动器、SN75189接收器美国MAXIM公司生产的单一+5V电源供电、多路RS-232驱动器/接收器，如MAX232A。3.2Modbus物理层二、RS-485接口标准1.RS-485接口特点2.（1）双线差分电气信号3.（2）半双工传输模式4.（3）最远1200米通信距离5.（4）最快10Mbit/s通信速率6.（5）最大支持32个节点3.2Modbus物理层2.RS-485的优点（1）成本低（2）网络驱动能力强（3）通信距离远（4）传输速率快3.2Modbus物理层3.RS-485收发器RS-485收发器种类较多，如MAXIM公司的MAX485，TI公司的SN75LBC184，高速型SN65ALS1176等。3.3Modbus串行链路层标准Modbus串行链路层标准就是通常所说的标准Modbus协议，它是Modbus协议在串行链路上的实现。Modbus串行链路层协议是一个主从协议，定义了一个控制器能够识别使用的消息结构。Modbus串行链路层协议定义了各种数据帧格式，用以描述控制器请求访问其他设备的过程，如何响应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。3.3Modbus串行链路层标准一、Modbus的传输模式1.ASCII模式异步串行通信传送ASCII字符；字符间的时间间隔不能超过1秒；帧结构3.3Modbus串行链路层标准2.RTU模式异步串行通信传送十六进制数；帧间的停顿时间要超过3.5个字符时间；字符间的时间间隔不能超过1.5个字符时间；帧结构3.3Modbus串行链路层标准地址域地址范围：1~247，0为广播地址。功能代码域功能代码范围：1~255（01H~FFH）。数据域数据域数值范围：01H~FFH；根据功能代码不同数据具有寄存器地址、数据长度、读写数据等不同意义。3.3Modbus串行链路层标准二、Modbus的差错验码1.奇偶校验2.LRC检测3.CRC检测3.3Modbus串行链路层标准三、Modbus功能码（1）公共功能码被Modbus-IDA组织确切定义的、唯一的功能码。（2）用户定义功能码用户无需Modbus-IDA组织的任何批准，就可以选择和实现的功能码。（3）保留功能码某些公司在传统产品上现行使用的功能码。3.3Modbus串行链路层标准常用功能代码3.3Modbus串行链路层标准四、Modbus协议编程实现3.4台达工业自动化设备一、台达PLC简介RS-485左侧扩展口RS-2323.4台达工业自动化设备一、台达PLC简介台达DVP28SV主机支持左侧高速网络模块扩展。3.4台达工业自动化设备二、台达触摸屏以太网RS-232RS-4853.4台达工业自动化设备三、台达变频器RS-485接口Modbus协议可安装PROFIBUS、DeviceNet、LonWorks、CANopen通信扩展卡3.4台达工业自动化设备四、伺服驱动器RS-232接口RS-485接口Modbus协议CANopen通信口3.5Modbus系统组态功能要求：组建Modbus网络，完成由一个触摸屏通过PLC来控制一台VFD-B变频器启动、停止、改变频率的功能。1.系统分析Modbus网络采用主从结构：Modbus主站采用台达SV系列PLC构成；Modbus从站采用台达VFD-B变频器；触摸屏采用台达DOP-B07E515。3.5Modbus系统组态3.5Modbus系统组态2.变频器参数配置3.5Modbus系统组态3.触摸屏配置触摸屏与PLC采用RS-232连接，ScreenEditor软件的组态通信参数、变量映射、动画设计等。3.5Modbus系统组态3.5Modbus系统组态4.Modbus网络控制控制要求：当触摸屏中启动按钮按下时，PLC中M0=ON，VFD-B变频器启动。当触摸屏中停止按钮按下时，PLC中M1=ON，VFD-B变频器停止。通过触摸屏给定频率输入向PLC的D1写入给定频率值，PLC通过Modbus将给定频率写入变频器，再读出变频器中的给定频率和输出频率，最后送往触摸屏显示。3.5Modbus系统组态（1）变频器通信参数地址3.5Modbus系统组态（2）PLC梯形图程序3.5Modbus系统组态